CN103499975B - 基于北斗卫星的无人机监控方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人机通信技术领域，具体而言，涉及基于北斗卫星的无人机监控方法及系统。该监控方法，包括：获取无人机的定位信息和姿态信息；按照北斗短报文协议的标准，根据定位信息和姿态信息，生成北斗短报文；利用北斗短报文通讯技术，将北斗短报文通过北斗卫星的转发传输至地面接收设备；地面接收设备解析北斗短报文中的定位信息和姿态信息，并根据解析获取的定位信息和姿态信息进行无人机监控。本发明提供的基于北斗卫星的无人机监控方法及系统，北斗卫星通信系统覆盖范围约为东经70度-140度，北纬5度-北纬55度，提升了信号的覆盖面，改善了对无人机的监控受距离限制的问题，提升了对无人机监控的有效性。

Description

基于北斗卫星的无人机监控方法及系统

技术领域

本发明涉及无人机通信技术领域，具体而言，涉及基于北斗卫星的无人机监控方法及系统。

背景技术

无人机（UnmannedAerialVehicle，缩写为UAV）是一种用无线电遥控或以自身程序控制飞行的不载人飞行器。无人机在飞行过程中，需要对无人机的运行状态进行监控。

相关技术中，多通过无人机测控系统对无人机的运行状态进行监控。无人机测控系统对无人机运行状态的监控主要包括：获取无人机的位置信息和姿态信息；将获取的所述位置信息和姿态信息传输给地面监控终端；进一步地，地面监控终端向无人机发出控制指令。一般地，无人机与地面监控终端之间通过无线电通信。

但，因为无线电天线的发射功率有限，限制了无人机与地面监控终端的通信距离，若无人机与地面监控终端之间的距离超出了有效通信距离，则无法对无人机进行监控。

发明内容

本发明的目的在于提供基于北斗卫星的无人机监控方法及系统，以解决上述的问题。

在本发明的实施例中提供了一种基于北斗卫星的无人机监控方法，包括：

获取无人机的定位信息和姿态信息；

按照北斗短报文协议的标准，根据所述定位信息和所述姿态信息，生成北斗短报文；

利用北斗短报文通讯技术，将所述北斗短报文通过北斗卫星的转发传输至地面接收设备；

所述地面接收设备解析所述北斗短报文中的定位信息和姿态信息，并根据解析获取的所述定位信息和姿态信息进行无人机监控。

一种基于北斗卫星的无人机监控系统，包括：无人机和地面接收设备；

所述无人机中设置有信息获取模块，所述信息获取模块用于获取无人机的定位信息和姿态信息；所述无人机上设置有北斗通信模块，所述北斗通信模块用于按照北斗短报文协议的标准，根据所述定位信息和所述姿态信息，生成北斗短报文；所述北斗通信模块还用于利用北斗短报文通讯技术，将所述北斗短报文通过北斗卫星的转发传输至所述地面接收设备；

所述地面接收设备，用于解析所述北斗短报文中的定位信息和姿态信息，并根据解析获取的所述定位信息和姿态信息进行无人机监控。

本发明上述实施例的基于北斗卫星的无人机监控方法及系统，利用北斗卫星传输无人机的定位信息和姿态信息，地面接收设备通过解析北斗短报文获取无人机的定位信息和姿态信息，并根据解析获取的定位信息和姿态信息实现对无人机的监控。与相关技术中利用无线电传输无人机的定位信息和姿态信息相比，北斗卫星通信系统覆盖范围约为东经70度-140度，北纬5度-北纬55度，提升了信号的覆盖面，改善了对无人机的监控受距离限制的问题，提升了对无人机监控的有效性。

附图说明

图1示出了本发明实施例的基于北斗卫星的无人机监控方法的流程图；

图2示出了本发明实施例的基于北斗卫星的无人机监控系统的结构图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

本发明实施例提供一种基于北斗卫星的无人机监控方法，如图1所示，主要处理步骤包括：

步骤S11：获取无人机的定位信息和姿态信息；

步骤S12：按照北斗短报文协议的标准，根据定位信息和姿态信息，生成北斗短报文；

步骤S13：利用北斗短报文通讯技术，将北斗短报文通过北斗卫星的转发传输至地面接收设备；

步骤S14：地面接收设备解析北斗短报文中的定位信息和姿态信息，并根据解析获取的定位信息和姿态信息进行无人机监控。

本发明实施例的基于北斗卫星的无人机监控方法，利用北斗卫星传输无人机的定位信息和姿态信息，地面接收设备通过解析北斗短报文获取无人机的定位信息和姿态信息，并根据解析获取的定位信息和姿态信息实现对无人机的监控。与相关技术中利用无线电传输无人机的定位信息和姿态信息相比，北斗卫星通信系统覆盖范围约为东经70度-140度，北纬5度-北纬55度，能够保证在我国的任何地区都能够接收到北斗卫星信号，提升了信号的覆盖面，改善了对无人机的监控受距离限制的问题，提升了对无人机监控的有效性。

进一步，相关技术中采用无线电传输无人机定位信息和姿态信息的过程中，除受传输距离的影响外，还受地形和建筑物影响，使得存在无人机监控盲区，而本发明中通过北斗通信卫星系统传输无人机定位信息和姿态信息，不受地形和建筑物影响，避免无人机监控盲区的存在。

本发明实施例中，在根据解析获取的定位信息和姿态信息进行无人机监控的过程中，还包括：根据解析获取的定位信息和姿态信息生成无人机控制指令；将无人机控制指令通过北斗卫星的转发传输至对应的无人机；无人机响应接收到的控制指令。如此能够实现地面接收设备对无人机的远程控制。

本发明实施例中，通过北斗卫星定位装置获取定位信息。通过惯性测量单元（IMU）获取姿态信息。

相关技术中，一般采用GPS采集定位信息，GPS定位系统对外界条件依赖性强，当GPS信号被干扰或被强制关闭或遥测信息误码率较高时，GPS定位装置无法对无人进行定位，而且GPS定位系统只提供定位授时服务，不开放数据传输功能，无法实现定位信息的远程双向传输，达不到无人机飞行任务的实时监管。

本发明实施例中，通过北斗卫星定位装置获取无人机的定位信息，具体地，通过北斗卫星定位装置设定北斗短报文的通信频率（1秒-60秒范围内频度可定制）、服务优先级以及是否保密等工作参数。

本发明实施例中的北斗卫星定位装置能够接收不同频率的定位信息，例如2492MHz的定位信息或1561MHz的定位信息。

本发明实施例中，在设置北斗卫星定位装置外，同时还可以设置GPS定位装置，则GPS定位装置可以接收1575MHz的定位信息。

本发明实施例中，为了提高数据传输的速率，在获取无人机的定位信息和姿态信息后，按照北斗短报文协议的标准，根据定位信息和姿态信息，生成北斗短报文之前，还包括：利用状态参数简化的方法对定位信息及姿态信息进行数据压缩。

具体地，利用状态参数简化的方法对定位信息及姿态信息进行数据压缩，包括：定位信息包括：经度数据、纬度数据及高度数据；姿态信息包括：飞行速率数据、方位角数据及信息采集时间；建立无人机运动数学模型，在无人机运动数学模型中，构建无人机运动目标的状态矢量：

S=[t，j，w，h，v，c]；

其中，t-信息采集时间，j-经度数据，w-纬度数据，h-高度数据，v-飞行速率数据，c-方位角数据；

利用信息采集时间、经度数据、纬度数据及高度数据组合表示飞行速率数据及方位角数据，从而使状态矢量中的6个参数简化为4个参数，实现对定位信息及姿态信息的数据压缩。

利用信息采集时间、经度数据、纬度数据及高度数据组合表示飞行速率数据及方位角数据，包括：在无人机运动数学模型中，将地球作为半径为R的球体，且按预设规则设定有天向方向、北向方向及东向方向；无人机运动目标从t1时刻运动到t2时刻时，建立无人机运动目标的运动关系式：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Δe}={\mathrm{\π}}^{2}R(j_2-j_1)(w_2-w_1)\·\\ {\left({180}^2\ln \right|\frac{1+{\sin w}_2}{{\cos w}_2}\·\frac{{\cos w}_1}{1+{\sin w}_2}\left|\right)}^{-1}\\ \mathrm{\Δn}=\frac{\mathrm{\πR}}{180}(w_2-w_1)\\ \mathrm{\Δu}=h_2-h_1\end{array}\right.$

其中，w₁为t₁时刻无人机运动目标所在位置的纬度；w₂为t₂时刻无人机运动目标所在位置的纬度；j₁为t₁时刻无人机运动目标所在位置的经度；j₂为t₂时刻无人机运动目标所在位置的经度；h₁为t₁时刻无人机运动目标所在位置的高度；h₂为t₂时刻无人机运动目标所在位置的高度；Δe为无人机运动目标从t₁时刻到t₂时刻在东向方向上的移动距离；Δn为无人机运动目标从t₁时刻到t₂时刻在北向方向上的移动距离；Δu为无人机运动目标从t₁时刻到t₂时刻在天向方向上的移动距离；

在t₁时刻及t₂时刻无人机运动目标的位置小于预设距离阈值时，令w₂-w₁≈0，则

$\mathrm{\Δe}\≈\frac{\mathrm{\πR}}{180}(w_2-w_1)\cos \left(\frac{w_2+w_1}{2}\right)$

在无人机运动数学模型中，将飞行速率数据及方位角数据用Δe、Δn及Δu表达，数学公式为：

$\mathrm{\υ}=3600\×\frac{\sqrt{{\mathrm{\Δe}}^2+{\mathrm{\Δn}}^2+{\mathrm{\Δu}}^2}}{t_2-t_1}$

$c=\left\{\begin{array}{cc}a\tan (\mathrm{\&Delta;e}/\mathrm{\&Delta;n})& \mathrm{\&Delta;e}\&GreaterEqual;0,\mathrm{\&Delta;n}>0\\ 90+a\tan \left(\right|\mathrm{\&Delta;n}|/\mathrm{\&Delta;e})& \mathrm{\&Delta;e}>0,\mathrm{\&Delta;n}\&le;0\\ 180+a\tan (\mathrm{\&Delta;e}/\mathrm{\&Delta;n})& \mathrm{\&Delta;e}\&le;0,\mathrm{\&Delta;n}<0\\ 270+a\tan (\mathrm{\&Delta;n}/|\mathrm{\&Delta;e}\left|\right)& \mathrm{\&Delta;e}<0,\mathrm{\&Delta;n}\&GreaterEqual;0\end{array}\right.$

其中，atan为正切函数的反函数。

将北斗短报文通过北斗卫星的转发传输至地面接收设备，包括：根据数据分布传输机制，预设信息采集周期，将一次信息采集周期中所采集的定位信息和姿态信息按时序关系分布到多个短报文中；多个短报文通过北斗卫星的转发依次传输到地面接收设备。

基于北斗的民用短报文通讯服务具有通信频度和报文长度受限、丢包等问题。因此要合理利用通讯的频度信息和报文长度，设计一种高效可靠的数据传输方案，实现监管信息的稳定、实时传输。

本发明实施例中，生成的北斗短报文组成数据包进行传输，但数据包在传输的过程中，丢包问题对数据传输的影响与突发干扰对通信过程的影响是相似的，因此引入交织技术，具体地采用数据分布传输的方法提高数据传输过程的可靠性。

将单次短报文中发送的数据信息有规律地分布到几次短报文中，即使出现丢包，部分数据仍可正常传送。对于监视过程来说，丢包引起的不再是监视过程的中断，而只是监视质量的暂时下降，从而提高了数据传输的可靠性。

分布传输协议的设计是通过合理地安排短报文中状态信息的时序关系，在保证实时性的基础上降低丢包对传输过程的影响。

假设1min内连续采集到的10次数据应该通过m次短报文发送出去，方案将m选为6。即在被监视目标端以1min为周期进行计时和报文发送，以10s为子周期进行数据采集和存储。这样的时序设计，既保证了数据传输的实时性，又成功地将单次计时周期中的数据分散到了不同的发送周期，提高了数据传输的可靠性。

本发明实施例中进一步提供北斗短报文的数据结构，具体地，如表1所示，北斗短报文包括信息头及信息体。

表1

信息头包括用于确定设备组地址字段是否存在的控制字段及用于判断接收到的数据是否为本机处理的设备组地址字段。

其中，控制字段表结构如表2所示。

7	6	5	4	3	2	1
									G	I

表2

G：0指示设备组地址字段不存在，1指示该字段存在。

I：0指示设备组内地址字段不存在，对全组进行通播，1指示设备组内地址有效，按位选择相应的设备。

设备组地址字段的表结构如表3所示。

表3

其中：设备大区标识由一个字节表示，无符号整数；

设备组标识由二个字节表示，无符号整数；

设备在组内标识为十三个字节，按位表示，共有104位，每个设备占用一位。

北斗短报文的信息体包括命令响应类型字段及用于放置定位信息和姿态信息的用户数据字段。

其中北斗短报文的命令响应类型字段为1字节，具体命令响应类型的定义如表4所示。

表4

用户数据字段用于放置定位信息和姿态信息，具体地，用户数据字段根据定位信息和姿态信息构造各类命令/响应信息帧。

具体地，用户数据字段中的定位信息包括经度数据、纬度数据、海拔高度数据、航向数据、地面速度数据、UTC时间、参与解算卫星数，定位信息定义表结构如表5所示。

表5

进一步，采集的定位信息和姿态信息组合成无人机的飞行诸元信息，在用户数据字段，无人机的飞行诸元信息定义表结构如表6所示。

内容	长度	说明
			经度	字符型4B	度
纬度	字符型4B	度
			海拔高度	字符型4B	米
航向	字符型4B	度
			地面速度	字符型4B	米/秒
UTC时间	7B	年月日时分秒
			参与解算卫星数	字符型1B	个
横滚角	字符型4B	度

内容	长度	说明
			俯仰角	字符型4B	度
偏航角	字符型4B	度
			发动机转数	字符型4B	转

表6

本发明实施例中采集的无人机的定位信息和姿态信息，构造成状态矢量和飞行诸元信息通过短报文技术传输到地面接收设备，经过协议解析，在地面端进行结构化数据存储。

协议解析思想：根据硬件装置的通信协议和短报文传输协议内容及格式，在编程环境中进行通信接口编程，实现传输协议的解析。

解析后的结构化数据存储结构表7所示。

表7

最后，利用三维可视化技术，将监管信息在地面站三维监管平台上进行实时动态显示，并通过指挥机实现监管中心三维监管平台上监管信息的可视化显示，实现飞行轨迹的广域实时监管。

本发明实施例中，在根据解析获取的定位信息和姿态信息进行无人机监控的过程中，还包括：生成无人机控制指令；将无人机控制指令通过北斗卫星的转发传输至对应的无人机；无人机响应接收到的控制指令。如此能够实现地面接收设备对无人机的远程控制。

本发明实施例中还提供一种基于北斗卫星的无人机21监控系统，如图2所示，包括：无人机21和地面接收设备22；

无人机21中设置有信息获取模块，信息获取模块用于获取无人机21的定位信息和姿态信息；无人机21上设置有北斗通信模块，北斗通信模块用于按照北斗短报文协议的标准，根据定位信息和姿态信息，生成北斗短报文；北斗通信模块还用于利用北斗短报文通讯技术，将北斗短报文通过北斗卫星的转发传输至地面接收设备22；

地面接收设备22，用于解析北斗短报文中的定位信息和姿态信息，并根据解析获取的定位信息和姿态信息进行无人机21监控。

本发明实施例的无人机21的信息获取模块包括北斗卫星定位装置和IMU，通过北斗卫星定位装置获取无人机21的定位信息，通过IMU获取无人机21的姿态信息。

在具体实现时，北斗卫星定位装置与北斗通信模块可以集成为一体，即形成北斗定位导航通讯终端，IMU可以采用相关技术中无人机飞控系统中的IMU。

相关技术中，无人机通过GPS定位装置获取定位信息，本发明实施例的无人机监控系统可以保留原有的GPS定位装置，则GPS定位装置与飞控系统的控制端连接，北斗定位导航通讯终端也与飞控系统的控制端连接，通过飞控系统控制北斗定位导航通讯终端端的切换实现北斗导航和GPS导航的切换。另外，无人机飞控模块中的数据接口采用1×9防反插插座。本发明实施例中的飞控系统整体封装采用航空铝型材制，并设计飞控模块和北斗终端可分离结构，预留独立工作电源接口以备单独使用。外接线缆采用微型航空插头，尽最大可能减轻重量和体积，攻克北斗定位导航通讯设备的小型化、轻量化技术难关。

本发明实施例中，采用的北斗卫星定位装置具有兼容性，融合北斗导航定位系统和卫星增强系统两大资源，使之应用更加丰富。

本发明实施例中利用北斗导航定位技术和授时服务，实现定位信息的实时获取，在保证不低于现有定位精度的同时，利用短报文通讯技术，将定位和姿态等监管信息进行实时的远程传输，具有定位准确、信息实时的优势。

本发明实施例汇总利用国产北斗导航定位技术，排除了原有方案中GPS定位对外界条件依赖性强，易受外界条件干扰，无法定位的隐患。

本发明实施例中用到的国产北斗卫星定位导航系统，已经实现了亚太地区的全覆盖，没有通讯盲区，而且基本不受地形和建筑物的影响，具有全覆盖的优势。这就解决了传统无线电飞行监管过程中受地形和建筑物影响比较大的问题，保证了监管信息的稳定、全覆盖、实时、远程传输。

本发明实施例中利用北斗通讯标准，制定适用于无人机飞行监管的通讯协议，利用接口和协议解析技术，进行无人机监管信息的解析，并在三维监管平台中进行可视化显示，实现无人机飞行任务的实时监管。对比现有的二维监管技术方案，三维监管平台具有更加形象、直观的特点。

上述实施例在利用短报文通讯技术进行监管信息传输的同时，也利用了短报文通讯的双向性特征，实现飞行控制指令信息的上传和无人机对控制命令的信息反馈，形成基于北斗短报文通讯技术的无人机飞控系统。相比现有的无线电飞控系统，突破了远距离飞行控制的限制；

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于北斗卫星的无人机监控方法，其特征在于，包括：

获取无人机的定位信息和姿态信息；

利用状态参数简化的方法对所述定位信息及所述姿态信息进行数据压缩；

按照北斗短报文协议的标准，根据所述定位信息和所述姿态信息，生成北斗短报文；

利用北斗短报文通讯技术，将所述北斗短报文通过北斗卫星的转发传输至地面接收设备；

所述地面接收设备解析所述北斗短报文中的定位信息和姿态信息，并根据解析获取的所述定位信息和姿态信息进行无人机监控；

所述利用状态参数简化的方法对所述定位信息及所述姿态信息进行数据压缩，包括：

所述定位信息包括：经度数据、纬度数据及高度数据；

所述姿态信息包括：飞行速率数据、方位角数据及信息采集时间；

建立无人机运动数学模型，在所述无人机运动数学模型中，构建无人机运动目标的状态矢量：

S＝[t，j，w，h，v，c]；

其中，t-信息采集时间，j-经度数据，w-纬度数据，h-高度数据，v-飞行速率数据，c-方位角数据；

利用信息采集时间、经度数据、纬度数据及高度数据组合表示飞行速率数据及方位角数据，从而使所述状态矢量中的6个参数简化为4个参数，实现对所述定位信息及所述姿态信息的数据压缩；

所述利用信息采集时间、经度数据、纬度数据及高度数据组合表示飞行速率数据及方位角数据，包括：

在所述无人机运动数学模型中，将地球作为半径为R的球体，且按预设规则设定有天向方向、北向方向及东向方向；

无人机运动目标从t1时刻运动到t2时刻时，建立无人机运动目标的运动关系式：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\&Delta;}e={\mathrm{\&pi;}}^{2}R(j_2-j_1)(w_2-w_1)\\ {\left({180}^{2}ln\right|\frac{1+{\mathrm{sinw}}_2}{{\mathrm{cosw}}_2}\&CenterDot;\frac{{\mathrm{cosw}}_1}{1+{\mathrm{sinw}}_2}\left|\right)}^{-1}\\ \mathrm{\&Delta;}n=\frac{\mathrm{\&pi;}R}{180}(w_2-w_1)\\ \mathrm{\&Delta;}u=h_2-h_1\end{array}\right..$

其中，w1为t1时刻无人机运动目标所在位置的纬度；w2为t2时刻无人机运动目标所在位置的纬度；j1为t1时刻无人机运动目标所在位置的经度；j2为t2时刻无人机运动目标所在位置的经度；h1为t1时刻无人机运动目标所在位置的高度；h2为t2时刻无人机运动目标所在位置的高度；Δe为无人机运动目标从t1时刻到t2时刻在东向方向上的移动距离；Δn为无人机运动目标从t1时刻到t2时刻在北向方向上的移动距离；Δu为无人机运动目标从t1时刻到t2时刻在天向方向上的移动距离；

在t1时刻及t2时刻无人机运动目标的位置小于预设距离阈值时，令w₂-w₁≈0，则

$\mathrm{\&Delta;}e\&ap;\frac{\mathrm{\&pi;}R}{180}(w_2-w_1)cos\left(\frac{w_2+w_1}{2}\right)$

在所述无人机运动数学模型中，将飞行速率数据及方位角数据用Δe、Δn及Δu表达，数学公式为：

$\begin{array}{c}v=3600\&times;\frac{\sqrt{{\mathrm{\&Delta;e}}^2+{\mathrm{\&Delta;n}}^2+{\mathrm{\&Delta;u}}^2}}{t_2-t_1}\\ c=\left\{\begin{array}{cc}atan(\mathrm{\&Delta;}e/\mathrm{\&Delta;}n)& \mathrm{\&Delta;}e\&GreaterEqual;0,\mathrm{\&Delta;}n>0\\ 90+atan\left(\right|\mathrm{\&Delta;}n|/\mathrm{\&Delta;}e)& \mathrm{\&Delta;}e>0,\mathrm{\&Delta;}n\&le;0\\ 180+atan(\mathrm{\&Delta;}e/\mathrm{\&Delta;}n)& \mathrm{\&Delta;}e\&le;0,\mathrm{\&Delta;}n<0\\ 270+a\tan (\mathrm{\&Delta;}n/|\mathrm{\&Delta;}e\left|\right)& \mathrm{\&Delta;}e<0,\mathrm{\&Delta;}n\&GreaterEqual;0\end{array}\right.\end{array}$

其中，atan为正切函数的反函数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取无人机的定位信息，包括：

通过北斗卫星定位装置获取所述定位信息。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述北斗短报文通过北斗卫星的转发传输至地面接收设备，包括：

根据数据分布传输机制，预设信息采集周期，将一次所述信息采集周期中所采集的定位信息和所述姿态信息按时序关系分布到多个短报文中；

多个所述短报文通过北斗卫星的转发依次传输到地面接收设备。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述北斗短报文包括信息头；

所述信息头包括用于确定设备组地址字段是否存在的控制字段及用于判断接收到的数据是否为本机处理的设备组地址字段。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述北斗短报文还包括：信息体；

所述信息体包括命令响应类型字段及用于放置定位信息和姿态信息的用户数据字段。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据解析获取的所述定位信息和姿态信息进行无人机监控的过程中，还包括：

根据解析获取的所述定位信息和姿态信息生成无人机控制指令；

将所述无人机控制指令通过北斗卫星的转发传输至对应的无人机；

无人机响应接收到的所述控制指令。

7.一种基于北斗卫星的无人机监控系统，其特征在于，包括：无人机和地面接收设备；

所述无人机中设置有信息获取模块，所述信息获取模块用于获取无人机的定位信息和姿态信息；所述无人机上设置有北斗通信模块，所述北斗通信模块用于按照北斗短报文协议的标准，根据所述定位信息和所述姿态信息，生成北斗短报文；所述北斗通信模块还用于利用北斗短报文通讯技术，将所述北斗短报文通过北斗卫星的转发传输至所述地面接收设备；

所述地面接收设备，用于解析所述北斗短报文中的定位信息和姿态信息，并根据解析获取的所述定位信息和姿态信息进行无人机监控；

所述无人机还利用状态参数简化的方法对所述定位信息及所述姿态信息进行数据压缩；

所述利用状态参数简化的方法对所述定位信息及所述姿态信息进行数据压缩，包括：

所述定位信息包括：经度数据、纬度数据及高度数据；

所述姿态信息包括：飞行速率数据、方位角数据及信息采集时间；

建立无人机运动数学模型，在所述无人机运动数学模型中，构建无人机运动目标的状态矢量：

S＝[t，j，w，h，v，c]；

其中，t-信息采集时间，j-经度数据，w-纬度数据，h-高度数据，v-飞行速率数据，c-方位角数据；

利用信息采集时间、经度数据、纬度数据及高度数据组合表示飞行速率数据及方位角数据，从而使所述状态矢量中的6个参数简化为4个参数，实现对所述定位信息及所述姿态信息的数据压缩；

并且，所述利用信息采集时间、经度数据、纬度数据及高度数据组合表示飞行速率数据及方位角数据，包括：

在所述无人机运动数学模型中，将地球作为半径为R的球体，且按预设规则设定有天向方向、北向方向及东向方向；

无人机运动目标从t1时刻运动到t2时刻时，建立无人机运动目标的运动关系式：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\&Delta;}e={\mathrm{\&pi;}}^{2}R(j_2-j_1)(w_2-w_1)\\ {\left({180}^{2}ln\right|\frac{1+{\mathrm{sinw}}_2}{{\mathrm{cosw}}_2}\&CenterDot;\frac{{\mathrm{cosw}}_1}{1+{\mathrm{sinw}}_2}\left|\right)}^{-1}\\ \mathrm{\&Delta;}n=\frac{\mathrm{\&pi;}R}{180}(w_2-w_1)\\ \mathrm{\&Delta;}u=h_2-h_1\end{array}\right..$

其中，w1为t1时刻无人机运动目标所在位置的纬度；w2为t2时刻无人机运动目标所在位置的纬度；j1为t1时刻无人机运动目标所在位置的经度；j2为t2时刻无人机运动目标所在位置的经度；h1为t1时刻无人机运动目标所在位置的高度；h2为t2时刻无人机运动目标所在位置的高度；Δe为无人机运动目标从t1时刻到t2时刻在东向方向上的移动距离；Δn为无人机运动目标从t1时刻到t2时刻在北向方向上的移动距离；Δu为无人机运动目标从t1时刻到t2时刻在天向方向上的移动距离；

在t1时刻及t2时刻无人机运动目标的位置小于预设距离阈值时，令w₂-w₁≈0，则

$\mathrm{\&Delta;}e\&ap;\frac{\mathrm{\&pi;}R}{180}(w_2-w_1)cos\left(\frac{w_2+w_1}{2}\right)$

在所述无人机运动数学模型中，将飞行速率数据及方位角数据用Δe、Δn及Δu表达，数学公式为：

$\begin{array}{c}v=3600\&times;\frac{\sqrt{{\mathrm{\&Delta;e}}^2+{\mathrm{\&Delta;n}}^2+{\mathrm{\&Delta;u}}^2}}{t_2-t_1}\\ c=\left\{\begin{array}{cc}atan(\mathrm{\&Delta;}e/\mathrm{\&Delta;}n)& \mathrm{\&Delta;}e\&GreaterEqual;0,\mathrm{\&Delta;}n>0\\ 90+atan\left(\right|\mathrm{\&Delta;}n|/\mathrm{\&Delta;}e)& \mathrm{\&Delta;}e>0,\mathrm{\&Delta;}n\&le;0\\ 180+atan(\mathrm{\&Delta;}e/\mathrm{\&Delta;}n)& \mathrm{\&Delta;}e\&le;0,\mathrm{\&Delta;}n<0\\ 270+a\tan (\mathrm{\&Delta;}n/|\mathrm{\&Delta;}e\left|\right)& \mathrm{\&Delta;}e<0,\mathrm{\&Delta;}n\&GreaterEqual;0\end{array}\right.\end{array}$

其中，atan为正切函数的反函数。